Кестеритные слои, полученные сульфуризацией электроосажденных металлических прекурсоров
Анотація
Исследованы фазовый состав, кристаллическая структура и морфология поверхности электрохимически осажденных стопок из пленок меди, олова и цинка в качестве металлических прекурсоров. Выполнен подбор оптимальных последовательностей чередования металлических пленок в прекурсорах и атомных соотношений компонентов электроосажденных прекурсоров, обеспечивающих максимальное содержание и приемлемые структурные параметры кристаллической фазы кестерита в слоях, синтезированных в процессе сульфуризации. Представлены результаты синтеза кестеритных слоев путем сульфуризации прекурсоров. Методом количественного рентген-дифрактометрического анализа определено содержание кестерита Cu2ZnSnS4 в синтезированных слоях. Исследованы оптические свойства синтезированного образца, содержащего 85 % фазы кестерита. Показаны направления усовершенствования предлагаемой технологии с целью создания базовых кестеритных слоев для перспективных эффективных, дешевых и доступных солнечных элементов нового поколения.
Завантаження
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Посилання
1. Repins I., Beall C., Vora N., DeHart C., Kuciauskas D., Dippo P., To B., Mann J., Hsu W.C., Goodrich A., Noufi R. Coevaporated Cu2ZnSnSe4 films and devices // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2012. — Vol. 101. — P. 154—159.
2. Mitzi D. B., Gunawan O., Todorov T. K., Wang K., Guha S. The path towards a high-performance solutionprocessed kesterite solar cell // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 95. — P. 1421—1436.
3. Salomé P. M. P., Malaquias J., FernandesP. A., Ferreira M. S., Leitão J. P., da Cunha A. F., González J. C., Matinaga F. N., Ribeiro G. M., Viana E. R. The influence of hydrogen in the incorporation of Zn during the growth of Cu2ZnSnS4 thin films // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 95. — P. 3482—3489.
4. Todorov T., Kita M., Carda J., Escribano P. Cu2ZnSnS4 films deposited by a soft-chemistry method // Thin Solid Films. — 2009. — Vol. 517. — P. 2541—2544.
5. Chalapathy R. B. V., Jung G. S., Ahn B. T. Fabrication of Cu2ZnSnS4 films by sulfurization of Cu/ZnSn/Cu precursor layers in sulfur atmosphere for solar cells // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 5. — P. 3216—3221.
6. Todorov T. K., Tang J., Bag S., Gunawan O., Gokmen T., Zhu Y., Mitzi D. B. Beyond 11 % Efficiency: Characteristics of State-of-the-Art Cu2ZnSn(S, Se)4 Solar Cells // Advanced Energy Materials. — 2013. — Vol. 3, No. 1. — P. 34—38.
7. Shin S. W., Pawar S. M., Park C. Y., Yun J. H., Moon J.H., Kim J. H., Lee J. Y. Studies on Cu2ZnSnS4 (CZTS) absorber layer using different stacking orders in precursor thin films // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 95, No. 12. — P. 3202—3206.
8. Yoo H., Kim J. H. Comparative study of Cu2ZnSnS4 film growth // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 95, No. 1. — P. 239—244.
9. VigilGalán O., EspíndolaRodríguez M., Courel M., Fontané X., Sylla D., IzquierdoRoca V., Fairbrother A., Saucedo E., PérezRodríguez A. Secondary phases dependence on composition ratio in sprayed Cu2ZnSnS4 thin films and its impact on the high power conversion efficiency // Solar Energy Materials & SolarCells. — 2013. — Vol. 117, No. 1. — P. 246—250.
10. Fairbrother A., Fontané X., IzquierdoRoca V., EspíndolaRodríguez M., LópezMarinoS., Placidi M., CalvoBarrio L., PérezRodríguezA., Saucedo E. On the formation mechanisms of Zn-rich Cu2ZnSnS4 films prepared by sulfurization of metallic stacks // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2013. — Vol. 112. — P. 97—105.
11. Tanaka K., Fukui Y., Moritake N., Uchiki H. Chemical composition dependence of morphological and optical properties of Cu2ZnSnS4 thin films deposited by solgel sulfurization and Cu2ZnSnS4 thin film solar cell efficiency // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 95, No. 1. — P. 838—842.
12. Cui Y., Zuo S., Jiang J., Yuan S., Chu J. Synthesis and characterization of co-electroplated Cu2ZnSnS4 thin films as potential photovoltaic material // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 95, No. 8. — P. 2136—2140.
13. Juškėnas R., Kanapeckaitė S., KarpavičienėV., Mockus Z., Pakštas V., Selskienė A., GiraitisR., Niaura G. A twostep approach for electrochemical deposition of CuZnSn and Se precursors for CZTSe solar cells // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2012. — Vol. 101. — P. 277—282.
14. Ракитин В. В., Гапанович М. В., Михайлов П. А., Домашнев И. А., Колесникова А. М., Новиков Г. Ф. Влияние условий синтеза на состав и свойства тонких пленок Cu-Zn-Sn-S, полученных методом одно¬стадийного электроосаждения // Конденси¬рованные среды и межфазные границы. — 2013. — Т. 15, вып. 3. — С. 312—316.
15. Scragg J. J., Dale P. J., Peter L. M. Towards sustainable materials for solar energy conversion: Preparation and photoelectrochemical characterization of Cu2ZnSnS4 // Electrochemistry Communications. — 2008. — Vol. 10, No. 4. — P. 639—642.
16. Araki H., Kubo Y., Mikaduki A., Jimbo K., Maw W. S., Katagiri H., Yamazaki M., Oishi K., Takeuchi A. Preparation of Cu2ZnSnS4 thin films by sulfurizing electroplated precursors // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2009. — Vol. 93, No. 6—7. — P. 996—999.
17. Sarswat P. K., Snure M., Free M. L., Tiwari A. CZTS thin films on transparent conducting electrodes by electrochemical technique // Thin Solid Films. — 2012. — Vol. 520, No. 6. — P. 1694—1697.
18. Bhattacharya R. N., Kim J. Y. CuZnSnS Thin films from electrodeposited metallic precursor layers // The Open Surface Science Journal. — 2012. — Vol. 4. — P. 19—24.
19. Abermann S. Nonvacuum processed next generation thin film photovoltaics: Towards marketable efficiency and production of CZTS based solar cells // Solar Energy. — 2013. — Vol. 94. — P. 37—70.
20. Хаускрофт К., Констебл Э. Современный курс общей химии. — М.: Мир, 2002. — 544 с.
21. Глинка Н. Л. Общая химия. — М.: Интеграл-пресс, 2004. — 728 с.
22. Лабораторный практикум по физической химии, под ред. И. А. Курзиной. — Томск: Издво Том. гос. архит.строит. унта, 2008. — 72 с.
23. Грилихес С. Я., Тихонов К. И. Электролити¬ческие и химические покрытия. — Л.: Хи¬мия, 1990. — 288 с.
24. Мельников П. С. Справочник по гальвано¬покрытиям в машиностроении. — М.: Ма¬шиностроение, 1979. — 296 с.
25. Структура и физические свойства твердо¬го тела. Лабораторный практикум, под ред. Л. С. Палатник. — К.: Вища школа, 1983. — 264 с.
26. Цыбуля С. В. Введение в структурный ана¬лиз нанокристаллов. — Новосибирск: НГУ, 2008. — 92 с.
27. Горелик С. С., Расторгуев Л. Н., Скаков Ю. А.Рентгенографический и электроннооптиче¬ский анализ. — М.: Металлургия, 1970. — 366 с.
28. Akkari A., Guasch C., KamounTurki N. Chemically deposited tin sulphide // Journal of Alloys and Compounds. — 2010. — Vol. 490, No. 1—2. — P. 180—183.
29. Mariappan R., Ragavendar M., PonnuswamyV. Structural and optical characterization of SnS thin films by electrodeposition technique // Optica Applicata. — 2011. — Vol. 41, No. 4. — P. 989—997.
30. Cheng S., Chen Y., Huang C., Chen G. Characterization of SnS films prepared by constant-current electrodeposition // Thin Solid Films. — 2006. — Vol. 500, No. 1—2. — P. 96—100.
31. Клочко Н. П., Хрипунов Г. С., Волкова Н. Д., Копач В. Р., Момотенко А. В., Любов В. Н. Структура и свойства электроосажденных пленок и пленочных композиций для пре¬курсоров халькопиритных и кестеритных солнечных элементов // Физика и техника полупроводников. — 2014. — Т. 48, вып. 4. — С. 539—548.
32. Biccari F., Chierchia R., Valentini M., Mangiapane P., Salza E., Malerba C., Ricardo C. L. A., Mannarino L., Scardi P., Mittiga A. Fabrication of Cu2ZnSnS4 solar cells by sulfurization of evaporated precursors // Energy Procedia. — 2011. — Vol. 10. — P. 187—191.
33. Ahmed S., Reuter K. B., Gunawan O., Guo L., Romankiw L. T., Deligianni H. A High efficiency electrodeposited Cu2ZnSnS4 solar cell // Advanced Energy Materials. — 2012. — Vol. 2, No. 2. — P. 253—259.
34. Kauk M., Muska K., Altosaar M., Raudoja J., Pilvet M., Varema T., Timmo K., Volobujeva O. Effects of sulphur and tin disulphide vapour treatments of Cu2ZnSnS(Se)4 absorber materials for monograin solar cells // Energy Procedia. — 2011. — Vol. 10. — P. 197—202.
2. Mitzi D. B., Gunawan O., Todorov T. K., Wang K., Guha S. The path towards a high-performance solutionprocessed kesterite solar cell // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 95. — P. 1421—1436.
3. Salomé P. M. P., Malaquias J., FernandesP. A., Ferreira M. S., Leitão J. P., da Cunha A. F., González J. C., Matinaga F. N., Ribeiro G. M., Viana E. R. The influence of hydrogen in the incorporation of Zn during the growth of Cu2ZnSnS4 thin films // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 95. — P. 3482—3489.
4. Todorov T., Kita M., Carda J., Escribano P. Cu2ZnSnS4 films deposited by a soft-chemistry method // Thin Solid Films. — 2009. — Vol. 517. — P. 2541—2544.
5. Chalapathy R. B. V., Jung G. S., Ahn B. T. Fabrication of Cu2ZnSnS4 films by sulfurization of Cu/ZnSn/Cu precursor layers in sulfur atmosphere for solar cells // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 5. — P. 3216—3221.
6. Todorov T. K., Tang J., Bag S., Gunawan O., Gokmen T., Zhu Y., Mitzi D. B. Beyond 11 % Efficiency: Characteristics of State-of-the-Art Cu2ZnSn(S, Se)4 Solar Cells // Advanced Energy Materials. — 2013. — Vol. 3, No. 1. — P. 34—38.
7. Shin S. W., Pawar S. M., Park C. Y., Yun J. H., Moon J.H., Kim J. H., Lee J. Y. Studies on Cu2ZnSnS4 (CZTS) absorber layer using different stacking orders in precursor thin films // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 95, No. 12. — P. 3202—3206.
8. Yoo H., Kim J. H. Comparative study of Cu2ZnSnS4 film growth // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 95, No. 1. — P. 239—244.
9. VigilGalán O., EspíndolaRodríguez M., Courel M., Fontané X., Sylla D., IzquierdoRoca V., Fairbrother A., Saucedo E., PérezRodríguez A. Secondary phases dependence on composition ratio in sprayed Cu2ZnSnS4 thin films and its impact on the high power conversion efficiency // Solar Energy Materials & SolarCells. — 2013. — Vol. 117, No. 1. — P. 246—250.
10. Fairbrother A., Fontané X., IzquierdoRoca V., EspíndolaRodríguez M., LópezMarinoS., Placidi M., CalvoBarrio L., PérezRodríguezA., Saucedo E. On the formation mechanisms of Zn-rich Cu2ZnSnS4 films prepared by sulfurization of metallic stacks // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2013. — Vol. 112. — P. 97—105.
11. Tanaka K., Fukui Y., Moritake N., Uchiki H. Chemical composition dependence of morphological and optical properties of Cu2ZnSnS4 thin films deposited by solgel sulfurization and Cu2ZnSnS4 thin film solar cell efficiency // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 95, No. 1. — P. 838—842.
12. Cui Y., Zuo S., Jiang J., Yuan S., Chu J. Synthesis and characterization of co-electroplated Cu2ZnSnS4 thin films as potential photovoltaic material // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2011. — Vol. 95, No. 8. — P. 2136—2140.
13. Juškėnas R., Kanapeckaitė S., KarpavičienėV., Mockus Z., Pakštas V., Selskienė A., GiraitisR., Niaura G. A twostep approach for electrochemical deposition of CuZnSn and Se precursors for CZTSe solar cells // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2012. — Vol. 101. — P. 277—282.
14. Ракитин В. В., Гапанович М. В., Михайлов П. А., Домашнев И. А., Колесникова А. М., Новиков Г. Ф. Влияние условий синтеза на состав и свойства тонких пленок Cu-Zn-Sn-S, полученных методом одно¬стадийного электроосаждения // Конденси¬рованные среды и межфазные границы. — 2013. — Т. 15, вып. 3. — С. 312—316.
15. Scragg J. J., Dale P. J., Peter L. M. Towards sustainable materials for solar energy conversion: Preparation and photoelectrochemical characterization of Cu2ZnSnS4 // Electrochemistry Communications. — 2008. — Vol. 10, No. 4. — P. 639—642.
16. Araki H., Kubo Y., Mikaduki A., Jimbo K., Maw W. S., Katagiri H., Yamazaki M., Oishi K., Takeuchi A. Preparation of Cu2ZnSnS4 thin films by sulfurizing electroplated precursors // Solar Energy Materials & Solar Cells. — 2009. — Vol. 93, No. 6—7. — P. 996—999.
17. Sarswat P. K., Snure M., Free M. L., Tiwari A. CZTS thin films on transparent conducting electrodes by electrochemical technique // Thin Solid Films. — 2012. — Vol. 520, No. 6. — P. 1694—1697.
18. Bhattacharya R. N., Kim J. Y. CuZnSnS Thin films from electrodeposited metallic precursor layers // The Open Surface Science Journal. — 2012. — Vol. 4. — P. 19—24.
19. Abermann S. Nonvacuum processed next generation thin film photovoltaics: Towards marketable efficiency and production of CZTS based solar cells // Solar Energy. — 2013. — Vol. 94. — P. 37—70.
20. Хаускрофт К., Констебл Э. Современный курс общей химии. — М.: Мир, 2002. — 544 с.
21. Глинка Н. Л. Общая химия. — М.: Интеграл-пресс, 2004. — 728 с.
22. Лабораторный практикум по физической химии, под ред. И. А. Курзиной. — Томск: Издво Том. гос. архит.строит. унта, 2008. — 72 с.
23. Грилихес С. Я., Тихонов К. И. Электролити¬ческие и химические покрытия. — Л.: Хи¬мия, 1990. — 288 с.
24. Мельников П. С. Справочник по гальвано¬покрытиям в машиностроении. — М.: Ма¬шиностроение, 1979. — 296 с.
25. Структура и физические свойства твердо¬го тела. Лабораторный практикум, под ред. Л. С. Палатник. — К.: Вища школа, 1983. — 264 с.
26. Цыбуля С. В. Введение в структурный ана¬лиз нанокристаллов. — Новосибирск: НГУ, 2008. — 92 с.
27. Горелик С. С., Расторгуев Л. Н., Скаков Ю. А.Рентгенографический и электроннооптиче¬ский анализ. — М.: Металлургия, 1970. — 366 с.
28. Akkari A., Guasch C., KamounTurki N. Chemically deposited tin sulphide // Journal of Alloys and Compounds. — 2010. — Vol. 490, No. 1—2. — P. 180—183.
29. Mariappan R., Ragavendar M., PonnuswamyV. Structural and optical characterization of SnS thin films by electrodeposition technique // Optica Applicata. — 2011. — Vol. 41, No. 4. — P. 989—997.
30. Cheng S., Chen Y., Huang C., Chen G. Characterization of SnS films prepared by constant-current electrodeposition // Thin Solid Films. — 2006. — Vol. 500, No. 1—2. — P. 96—100.
31. Клочко Н. П., Хрипунов Г. С., Волкова Н. Д., Копач В. Р., Момотенко А. В., Любов В. Н. Структура и свойства электроосажденных пленок и пленочных композиций для пре¬курсоров халькопиритных и кестеритных солнечных элементов // Физика и техника полупроводников. — 2014. — Т. 48, вып. 4. — С. 539—548.
32. Biccari F., Chierchia R., Valentini M., Mangiapane P., Salza E., Malerba C., Ricardo C. L. A., Mannarino L., Scardi P., Mittiga A. Fabrication of Cu2ZnSnS4 solar cells by sulfurization of evaporated precursors // Energy Procedia. — 2011. — Vol. 10. — P. 187—191.
33. Ahmed S., Reuter K. B., Gunawan O., Guo L., Romankiw L. T., Deligianni H. A High efficiency electrodeposited Cu2ZnSnS4 solar cell // Advanced Energy Materials. — 2012. — Vol. 2, No. 2. — P. 253—259.
34. Kauk M., Muska K., Altosaar M., Raudoja J., Pilvet M., Varema T., Timmo K., Volobujeva O. Effects of sulphur and tin disulphide vapour treatments of Cu2ZnSnS(Se)4 absorber materials for monograin solar cells // Energy Procedia. — 2011. — Vol. 10. — P. 197—202.
Опубліковано
2015-04-27
Як цитувати
Клочко, Н. П., Момотенко, А. В., Любов, В. Н., Волкова, Н. Д., Копач, Р. В., Хрипунов, Г. С., Кириченко, М. В., & Зайцев, Р. В. (2015). Кестеритные слои, полученные сульфуризацией электроосажденных металлических прекурсоров. Журнал фізики та інженерії поверхні, 12(4), 487-504. вилучено із https://periodicals.karazin.ua/pse/article/view/1478
Розділ
Статті
У відповідності з типовим шаблоном.
